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2022届北京市东城区高三（下）一模物理试题 （含解析）
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这是一份2022届北京市东城区高三（下）一模物理试题 （含解析），共38页。试卷主要包含了本部分共6题，共58分等内容，欢迎下载使用。
北京市东城区2021—2022学年度第二学期高三综合练习（一）
物理
第一部分
一、本部分共14题，每题3分，共42分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。
1. 2021年12月30日，我国全超导托卡马克核聚变实验装置实现了7000万摄氏度高温下1056秒长脉冲高参数等离子体运行，打破了自己保持的世界纪录，标志着我国在可控核聚变研究上处于世界领先水平。托卡马克内部发生的主要核反应的方程可能是（ ）
A.
B.
C.
D.
2. 在某次百米田径比赛中，用轨道摄像机拍摄运动员，摄像机和运动员的水平位移x随时间t变化的图像如图所示，下列说法中正确的是（ ）
A. 在水平方向上，摄像机做直线运动，运动员做曲线运动
B. 时间内摄像机在前，时间内运动员在前
C. 时间内摄像机与运动员的平均速度相同
D. 时间内任一时刻摄像机的速度都大于运动员的速度
3. 用如图所示的实验装置观察双缝干涉图样，用绿色滤光片时从目镜中可以看到绿色的干涉条纹。在其他条件不变的情况下，下列操作可以使条纹间距变大的是（ ）
A. 换成红色滤光片
B. 换成缝宽更大的单缝
C. 换成双缝间距更大的双缝
D. 换成更短遮光筒
4. 如图所示，图甲为沿x轴传播的一列简谐机械波在时刻的波动图像，图乙为质点P的振动图像。下列说法正确的是（ ）
A. 波沿x轴正方向传播，波速为
B. 该波可以与另一列频率为的波发生干涉
C. 波在传播过程中遇到尺度的障碍物能发生明显的衍射
D. 某人向着该静止的波源运动时观测到的频率小于
5. 新冠肺炎疫情期间，某班级用于消毒的喷壶示意图如图所示。闭合阀门K，向下摁压杆A可向瓶内储气室充气，多次充气后按下按柄B打开阀门K，消毒液会自动经导管从喷嘴处喷出。在室温下，储气室内气体视为理想气体，喷壶由绝热材料制造，下列说法正确的是（ ）
A. 充气过程中，储气室内气体每个分子的动能都增大
B. 充气过程中，储气室内气体分子热运动的平均动能不变
C. 喷液过程中，储气室内气体的压强增加
D. 喷液过程中，储气室内气体分子热运动的剧烈程度降低
6. 为了节能，商场的自动扶梯在较长时间无人乘行时会自动停止运行。有人站上去后，扶梯开始加速，然后匀速运动。如图所示，下列说法正确的是（ ）
A. 匀速下行过程中，人的动能不变，扶梯对人不做功
B. 加速下行过程中，扶梯对人的支持力大于人所受的重力
C. 加速下行过程中，人受到的摩擦力方向水平向左
D. 加速下行过程中，支持力对人做正功，摩擦力对人做负功
7. 如图所示，高速公路上汽车定速巡航（即保持汽车的速率不变）沿拱形路面上坡，空气阻力和摩擦阻力的大小不变。此过程中（ ）
A. 汽车的牵引力大小不变
B. 汽车的牵引力逐渐增大
C. 汽车的输出功率保持不变
D. 汽车输出功率逐渐减小
8. 火星和地球绕太阳的运动均可视为匀速圆周运动，火星公转轨道的半径与地球公转轨道的半径之比为，则火星与地球绕太阳运动的（ ）
A. 角速度大小之比为
B. 线速度大小之比为
C. 周期之比为
D. 向心加速度大小之比为
9. 一个质量为m的小物块静止在表面粗糙的圆锥形漏斗的内表面，如图所示。现使该漏斗从静止开始转动，转动的角速度缓慢增大时，物块仍相对漏斗保持静止。当角速度达到时，物块将要与漏斗发生相对滑动。在角速度从0缓慢增大到的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 物块所受的摩擦力随角速度增大，一直增大
B. 物块所受的摩擦力随角速度增大，一直减小
C. 物块所受的支持力随角速度增大，一直增大
D. 物块所受的支持力随角速度增大，先增大后减小
10. 某同学用内阻、满偏电流的毫安表及相关元件制作了一个简易欧姆表，电阻刻度值尚未标定，电路如图甲所示。该同学将两表笔短接，调节滑动变阻器R使毫安表指针满偏，再将阻值为的电阻接在两表笔之间，此时毫安表指针位置如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 该电源电动势为
B. 该电源电动势为
C. 刻度处标注
D. 刻度处标注
11. 在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一金属圆环。规定磁场的正方向和金属圆环中电流的正方向如图甲所示。当磁感应强度B随时间t按图乙变化时，导体环中感应电流随时间变化的图像是（ ）
A. B.
C. D.
12. 排球比赛中球员甲接队友的一个传球，在网前处起跳，在离地面高处将球以的速度沿着与网垂直的方向水平击出，对方球员乙刚好在进攻路线的网前，她可利用身体的任何部位进行拦网阻击，如图所示。假设球员乙的直立拦网和起跳拦网的高度分别为和，g取。下列情景中，球员乙可能拦网成功的是（ ）
A. 球员乙在网前直立不动
B. 球员乙在球员甲击球时同时起跳离地
C. 球员乙在球员甲击球后起跳离地
D. 球员乙在球员甲击球前起跳离地
13. “电子能量分析器”主要由处于真空中的电子偏转器和探测板组成。电子偏转器的简化剖面结构如图所示，A、B表示两个同心半圆金属板，两板间存在偏转电场，板A、B的电势分别为、。电子从偏转器左端的中央M进入，经过偏转电场后到达右端的探测板N。动能不同的电子在偏转电场的作用下到达板N的不同位置，初动能为的电子沿电势为的等势面C（图中虚线）做匀速圆周运动到达板N的正中间。动能为、的电子在偏转电场作用下分别到达板N的左边缘和右边缘，动能改变量分别为和。忽略电场的边缘效应及电子之间的相互影响。下列判断正确的是（ ）
A. 偏转电场是匀强电场 B.
C. D.
14. 某种除颤器的简化电路，由低压直流电源经过电压变换器变成高压电，然后整流成几千伏的直流高压电，对电容器充电，如图甲所示。除颤时，经过电感等元件将脉冲电流（如图乙所示）作用于心脏，实施电击治疗，使心脏恢复窦性心律。某次除颤过程中将电容为的电容器充电至，电容器在时间内放电至两极板间的电压为0。其他条件不变时，下列说法正确的是（ ）
A. 线圈的自感系数L越大，放电脉冲电流的峰值越小
B. 线圈自感系数L越小，放电脉冲电流的放电时间越长
C. 电容器的电容C越小，电容器的放电时间越长
D. 在该次除颤过程中，流经人体的电荷量约为
第二部分
二、本部分共6题，共58分。
15. 某同学采用如图所示的实验装置测量两节干电池的电动势E和内阻r，其中为滑动变阻器，为电阻箱。将电阻箱阻值调节为，多次改变滑动变阻器的阻值，读取多组电压表和电流表的示数，记录在表格中。
（1）现有两节待测干电池、电压表（量程，内阻约）、电流表（量程，内阻约）、电阻箱、开关、导线若干，还有以下两种型号的滑动变阻器：
A．最大阻值，额定电流
B．最大阻值，额定电流
为了方便调节，选用滑动变阻器___________（填“A”或“B”）
（2）表格中的数据点已描在坐标纸上，请连接数据点作出图线___________；
（3）根据图线得出该两节干电池的电动势___________V（保留三位有效数字），内阻___________（保留两位有效数字）。
16. 物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据处理、误差分析等。例如：
实验操作。在“验证动量守恒定律”实验中，如图所示，A、B为半径相同的小球。实验时先让质量为的A球从斜槽轨道上某一固定位置S由静止释放，经轨道末端抛出，落到位于水平地面的复写纸上，在下面的白纸上留下痕迹。重复上述操作10次，得到10个落点痕迹。再把质量为的B球放在斜槽轨道的末端，让A球仍从位置S由静止释放，与B球碰撞后，分别在白纸上留下各自的落点痕迹，重复操作10次。M、P、N为落点的平均位置。本实验中，斜槽轨道_________光滑（选填“必须”或“不必须”），斜槽轨道末端_________水平（选填“必须”或“不必须”），地面上的白纸________移动（选填“可以或“不可以”）。
17. 北京2022年冬奥会冰壶比赛新增加了混双项目，运动员用脚蹬固定的起踏器和冰壶一起前进，在前掷线处使冰壶脱手。冰壶前行过程中，运动员通过刷地来改变冰壶的速度和运动方向，使其到达理想位置。已知冰壶的质量为m，前掷线到营垒中心的距离为L，运动员的质量为M。重力加速度为g。
（1）在某次投壶过程中，运动员离开起踏器时他和冰壶速率为，已知运动员和起踏器相互作用的时间为t，计算此过程中运动员和冰壶在水平方向所受平均作用力的大小F；
（2）某次投壶试验中，冰壶离开前掷线后沿直线运动（冰面视作水平面，不考虑冰壶的转动），冰壶在恒定阻力作用下停在营垒中心。水平方向的阻力等于其重力的k倍。求：
a．冰壶离开前掷线时的速率；
b．此过程中冰壶克服阻力做功的平均功率P。
18. 将电源、开关、导体棒与足够长光滑平行金属导轨连接成闭合回路，整个回路水平放置，俯视图如图所示，虚线右侧存在竖直向上的匀强磁场。已知磁感应强度为B，电源电动势为E、内阻为r。导体棒的质量为m，电阻为r，长度恰好等于导轨间的宽度L，不计金属轨道的电阻。
（1）求闭合开关瞬间导体棒的加速度的大小a；
（2）求导体棒最终的速度大小v；
（3）当导体棒的速度从0增加到的过程中，通过导体棒的电量为q，求此过程中导体棒产生的焦耳热Q。
19. 人们通常利用运动的合成与分解，把比较复杂的机械运动等效分解为两个或多个简单的机械运动进行研究。下列情境中物体的运动轨迹都形似弹簧，其运动可分解为沿轴线的匀速直线运动和垂直轴线的匀速圆周运动。
（1）情境1：在图1甲所示的三维坐标系中，质点1沿方向以速度v做匀速直线运动，质点2在平面内以角速度做匀速圆周运动。质点3同时参与质点1和质点2的运动，其运动轨迹形似弹簧，如乙图所示。质点3在完成一个圆运动的时间内，沿方向运动的距离称为一个螺距，求质点3轨迹的“螺距”；
（2）情境2：如图2所示为某磁聚焦原理的示意图，沿方向存在匀强磁场B，一质量为m、电荷量为
q、初速度为的带正电的粒子，沿与夹角为的方向入射，不计带电粒子的重力。
a．请描述带电粒子在方向和垂直方向的平面内分别做什么运动；
b．求带电粒子轨迹的“螺距”。
（3）情境3：2020年12月17日凌晨，嫦娥五号返回器携带月壤回到地球。登月前，嫦娥五号在距离月球表面高为h处绕月球做匀速圆周运动，嫦娥五号绕月的圆平面与月球绕地球做匀速圆周运动的平面可看作垂直，如图3所示。已知月球的轨道半径为r，月球半径为R，且，地球质量为，月球质量为，嫦娥五号质量为，引力常量为G。求嫦娥五号轨迹的“螺距”。
20. 如图所示，密封在真空中的两块等大、正对的金属板M、N竖直平行放置，间距为d。将金属板M、N与电源相连，两板间的电压大小恒为U。MN可看作平行板电容器，忽略边缘效应。用一束单色平行光照射金属板M恰好发生光电效应。金属板M的面积为S，逸出功为W，普朗克常量为h。已知单色平行光均匀照射到整个金属板M上，照射到金属板M上的功率为P，能引起光电效应的概率为，光电子从金属板M逸出（不计初速度），经过两板间电场加速后打到金属板N上形成稳定的光电流，电子打到板N上可视为完全非弹性碰撞。电子的质量为m，电荷量为e。忽略光电子之间的相互作用。求：
（1）该单色光的频率；
（2）稳定时光电流的大小I；
（3）光电子对板N的撞击力的大小F；
（4）通过计算说明两金属板间电子的分布规律。
21. 物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据处理、误差分析等。例如：（1）实验仪器。如图所示，游标尺上的“30”刻度线与主尺刻度线对齐，则读数为 _________mm。
22. 物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据处理、误差分析等。例如某同学在“验证机械能守恒定律”实验中，利用实验时打出的纸带，测量出各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h，计算出各计数点对应的速度v。画出随h变化的图像如图所示。在误差允许的范围内，图线的斜率更接近（ ） 时，可认为重锤下落过程中，机械能守恒。
A． B． C． D．
23. 物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据处理、误差分析等。例如误差分析，某同学在“测量玻璃的折射率”实验中，为了防止笔尖碰到玻璃砖面而损伤玻璃砖，该同学画出的玻璃砖界面、，如图所示。若其他操作正确，请通过作图和必要的文字说明玻璃砖折射率的测量值比真实值偏大、偏小还是不变_______。
北京市东城区2021—2022学年度第二学期高三综合练习（一）
物理
第一部分
一、本部分共14题，每题3分，共42分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。
1. 2021年12月30日，我国全超导托卡马克核聚变实验装置实现了7000万摄氏度高温下1056秒长脉冲高参数等离子体运行，打破了自己保持的世界纪录，标志着我国在可控核聚变研究上处于世界领先水平。托卡马克内部发生的主要核反应的方程可能是（ ）
A.
B.
C
D.
【1题答案】
【答案】D
【解析】
【详解】核聚变是指轻原子核（例如氘和氚）结合成较重原子核（例如氦）时放出巨大能量的过程
A．核反应方程属于衰变，故A错误；
BC．核反应方程、均是原子核的人工转变，故BC错误；
D．核反应方程属于轻核聚变，故D正确。
故选D。
2. 在某次百米田径比赛中，用轨道摄像机拍摄运动员，摄像机和运动员的水平位移x随时间t变化的图像如图所示，下列说法中正确的是（ ）
A. 在水平方向上，摄像机做直线运动，运动员做曲线运动
B. 时间内摄像机在前，时间内运动员在前
C. 时间内摄像机与运动员的平均速度相同
D. 时间内任一时刻摄像机的速度都大于运动员的速度
【2题答案】
【答案】C
【解析】
【详解】A．图像仅表示一个方向的运动情况，所以摄像机和运动员均做直线运动，故A错误；
B．由图可知时间内摄像机的位移总是大于运动员的位移，说明此段时间摄像机一直在前，故B错误；
C．时间内位移相等，时间相等，所以平均速度相同，故C正确；
D．由图像切线的斜率表示速度，可知D错误。
故选C。
3. 用如图所示的实验装置观察双缝干涉图样，用绿色滤光片时从目镜中可以看到绿色的干涉条纹。在其他条件不变的情况下，下列操作可以使条纹间距变大的是（ ）
A. 换成红色滤光片
B. 换成缝宽更大的单缝
C. 换成双缝间距更大的双缝
D. 换成更短的遮光筒
【3题答案】
【答案】A
【解析】
【详解】ACD．根据双缝干涉条纹间
将滤光片由蓝色的换成红色的，波长变大，干涉条纹间距变宽；换一个两缝间距较大的双缝片，干涉条纹间距变窄；换成更短的遮光筒，减小了双缝到屏的距离L，干涉条纹间距变窄，A正确，CD错误；
B．换一个缝宽较大的单缝片，干涉条纹间距不变，B错误。
故选A。
4. 如图所示，图甲为沿x轴传播的一列简谐机械波在时刻的波动图像，图乙为质点P的振动图像。下列说法正确的是（ ）
A. 波沿x轴正方向传播，波速为
B. 该波可以与另一列频率为的波发生干涉
C. 波在传播过程中遇到尺度的障碍物能发生明显的衍射
D. 某人向着该静止的波源运动时观测到的频率小于
【4题答案】
【答案】A
【解析】
【详解】A．由图甲可知，波长
由图乙可知，波的周期
时刻质点向上振动，由同侧法可得波沿x轴正方向传播，波速
故A正确；
B．波的频率为
则该波不可以与另一列频率为的波发生干涉，故B错误；
C．由A选项可知，该波波长远小于100m，则波在传播过程中遇到尺度的障碍物不能发生明显的衍射，故C错误；
D．由多普勒效应可知某人向着该静止的波源运动时观测到的频率大于，故D错误。
故选A。
5. 新冠肺炎疫情期间，某班级用于消毒喷壶示意图如图所示。闭合阀门K，向下摁压杆A可向瓶内储气室充气，多次充气后按下按柄B打开阀门K，消毒液会自动经导管从喷嘴处喷出。在室温下，储气室内气体视为理想气体，喷壶由绝热材料制造，下列说法正确的是（ ）
A. 充气过程中，储气室内气体每个分子动能都增大
B. 充气过程中，储气室内气体分子热运动的平均动能不变
C. 喷液过程中，储气室内气体的压强增加
D. 喷液过程中，储气室内气体分子热运动的剧烈程度降低
【5题答案】
【答案】D
【解析】
【详解】AB．喷壶由绝热材料制造，充气过程中，储气室内气体分子数增加，储气室体积不变，压强变大，外界对气体做功，内能变大，温度升高，气体分子的平均动能变大，但每个分子的动能不可能都增大，A、B错误；
C．喷液过程中，气体膨胀，储气室内气体的压强减小，气体的压强减小，C错误；
D．喷液过程中，对外做功，理想气体的内能减小，温度降低，气体分子热运动的剧烈程度降低，D正确。
故选D。
6. 为了节能，商场的自动扶梯在较长时间无人乘行时会自动停止运行。有人站上去后，扶梯开始加速，然后匀速运动。如图所示，下列说法正确的是（ ）
A. 匀速下行过程中，人的动能不变，扶梯对人不做功
B. 加速下行过程中，扶梯对人的支持力大于人所受的重力
C. 加速下行过程中，人受到的摩擦力方向水平向左
D. 加速下行过程中，支持力对人做正功，摩擦力对人做负功
【6题答案】
【答案】C
【解析】
【详解】A．匀速下行过程中，由平衡条件可知，人和扶梯间没有摩擦力，人所受重力做正功，人的动能不变，可知扶梯对人做负功，故A错误；
B．加速下行过程中，竖直方向分加速度向下，人处于失重状态，所以扶梯对人的支持力小于人所受的重力，故B错误；
C．加速下行过程中，水平方向分加速度向左，水平方向只有摩擦力提供加速度，根据牛顿第二定律的同向性可知人受到的摩擦力方向水平向左，故C正确；
D．加速下行过程中，人所受支持力与人的运动方向夹角大于，支持力做负功，摩擦力与人的运动方向夹角小于，摩擦力对人做正功，故D错误。
故选C。
7. 如图所示，高速公路上汽车定速巡航（即保持汽车的速率不变）沿拱形路面上坡，空气阻力和摩擦阻力的大小不变。此过程中（ ）
A. 汽车的牵引力大小不变
B. 汽车的牵引力逐渐增大
C. 汽车的输出功率保持不变
D. 汽车的输出功率逐渐减小
【7题答案】
【答案】D
【解析】
【详解】AB．设坡面与水平面夹角为θ，汽车速率不变，有
因上坡过程坡度越来越小，θ角在减小，空气阻力和摩擦阻力的大小不变，则牵引力变小，故AB错误；
CD．由功率公式
P=F牵v
可知，汽车速率不变，输出功率变小，故C错误，D正确。
故选D。
8. 火星和地球绕太阳的运动均可视为匀速圆周运动，火星公转轨道的半径与地球公转轨道的半径之比为，则火星与地球绕太阳运动的（ ）
A. 角速度大小之比为
B. 线速度大小之比为
C. 周期之比为
D. 向心加速度大小之比为
【8题答案】
【答案】A
【解析】
【详解】火星与地球绕太阳运动，同一个中心天体，根据
A．，火星公转轨道半径与地球公转轨道半径之比为3：2，角速度大小之比为，故A正确；
B．，火星公转轨道半径与地球公转轨道半径之比为3：2，线速度大小之比为，故B错误；
C．，火星公转轨道半径与地球公转轨道半径之比3：2，公转周期之比为
，故C错误；
D．，火星公转轨道半径与地球公转轨道半径之比为3：2，向心加速度大小之比为4∶9，故D错误；
故选A。
9. 一个质量为m的小物块静止在表面粗糙的圆锥形漏斗的内表面，如图所示。现使该漏斗从静止开始转动，转动的角速度缓慢增大时，物块仍相对漏斗保持静止。当角速度达到时，物块将要与漏斗发生相对滑动。在角速度从0缓慢增大到的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 物块所受的摩擦力随角速度增大，一直增大
B. 物块所受的摩擦力随角速度增大，一直减小
C. 物块所受的支持力随角速度增大，一直增大
D. 物块所受的支持力随角速度增大，先增大后减小
【9题答案】
【答案】C
【解析】
【详解】小物块静止在表面粗糙的圆锥形漏斗的内表面，受重力，支持力，沿斜面向上的静摩擦力，当漏斗转动的角速度缓慢增大时，受力如图所示
由牛顿第二定律有
物体的离心趋势越来越大，则静摩擦力逐渐减小，物块所受的支持力逐渐增大。
故选C
10. 某同学用内阻、满偏电流的毫安表及相关元件制作了一个简易欧姆表，电阻刻度值尚未标定，电路如图甲所示。该同学将两表笔短接，调节滑动变阻器R使毫安表指针满偏，再将阻值为的电阻接在两表笔之间，此时毫安表指针位置如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 该电源电动势为
B. 该电源电动势为
C. 刻度处标注
D. 刻度处标注
【10题答案】
【答案】C
【解析】
【详解】AB．由闭合电路欧姆定律得，满偏时
接入的电阻时，表头指在3mA，得
联立解得
，
AB错误；
C．当电流刻度为时，接入电阻为
C正确；
B．当电流刻度为时，接入电阻为
D错误。
故选C。
11. 在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一金属圆环。规定磁场的正方向和金属圆环中电流的正方向如图甲所示。当磁感应强度B随时间t按图乙变化时，导体环中感应电流随时间变化的图像是（ ）
A. B.
C. D.
【11题答案】
【答案】A
【解析】
【详解】
根据电磁感应定律可知变化的磁场产生感应电流，开始时，磁场方向竖直向下，磁感应强度以变化率变大非均匀的减小，根据楞次定律可得感应电流方向为正；根据法拉第电磁感应定律可知磁场变化的越快，感应电流越大，故电流大小由零开始逐渐变大。随后磁感应强度竖直向上，以变化率减小的非均匀变大，故电流正向减小。通过前半个周期即可判断出只有A选项的图像符合要求。
故选A。
12. 排球比赛中球员甲接队友的一个传球，在网前处起跳，在离地面高处将球以的速度沿着与网垂直的方向水平击出，对方球员乙刚好在进攻路线的网前，她可利用身体的任何部位进行拦网阻击，如图所示。假设球员乙的直立拦网和起跳拦网的高度分别为和，g取。下列情景中，球员乙可能拦网成功的是（ ）
A. 球员乙在网前直立不动
B. 球员乙在球员甲击球时同时起跳离地
C. 球员乙在球员甲击球后起跳离地
D. 球员乙在球员甲击球前起跳离地
【12题答案】
【答案】B
【解析】
【详解】A．排球运动到乙位置的过程的时间为
该段时间排球下降的距离为
此时排球离地高度为
故乙在网前直立不动拦不到，A错误；
B．球员乙起跳拦网高度为
跳起的高度为
竖直上抛运动的下降时间与上升时间相等，故有
故乙在甲击球时同时起跳离地，在球到达乙位置时，运动员乙刚好到达最高点，可以拦住，B正确；
C．乙在甲击球后0.3s起跳离地，球员乙刚好起跳，高度为
球员乙在球员甲击球后起跳离地不能拦住，C错误；
D．乙在甲击球前0.3s起跳离地，经过0.6s刚好落地，够不到球了，所以不能拦住，故D错误。
故选B。
13. “电子能量分析器”主要由处于真空中的电子偏转器和探测板组成。电子偏转器的简化剖面结构如图所示，A、B表示两个同心半圆金属板，两板间存在偏转电场，板A、B的电势分别为、。电子从偏转器左端的中央M进入，经过偏转电场后到达右端的探测板N。动能不同的电子在偏转电场的作用下到达板N的不同位置，初动能为的电子沿电势为的等势面C（图中虚线）做匀速圆周运动到达板N的正中间。动能为、的电子在偏转电场作用下分别到达板N的左边缘和右边缘，动能改变量分别为和。忽略电场的边缘效应及电子之间的相互影响。下列判断正确的是（ ）
A. 偏转电场是匀强电场 B.
C. D.
【13题答案】
【答案】D
【解析】
【详解】AB．由题意可知电子在偏转器中做匀速圆周运动，电场力提供向心力，等势面C上电场强度大小相等，但方向不同，而匀强电场处处大小相等，方向相同，电子受力的方向与电场的方向相反，所以B板的电势较高，故AB错误；
C．相较于做匀速圆周运动的电子，动能为的电子在做近心运动，动能为的电子在做离心运动，可知
故C错误；
D．该电场是辐射状电场,内侧的电场线密集，电场强度大，根据定性分析可知
即
所以
故D正确。
故选D。
14. 某种除颤器的简化电路，由低压直流电源经过电压变换器变成高压电，然后整流成几千伏的直流高压电，对电容器充电，如图甲所示。除颤时，经过电感等元件将脉冲电流（如图乙所示）作用于心脏，实施电击治疗，使心脏恢复窦性心律。某次除颤过程中将电容为的电容器充电至，电容器在时间内放电至两极板间的电压为0。其他条件不变时，下列说法正确的是（ ）
A. 线圈的自感系数L越大，放电脉冲电流的峰值越小
B. 线圈的自感系数L越小，放电脉冲电流的放电时间越长
C. 电容器的电容C越小，电容器的放电时间越长
D. 在该次除颤过程中，流经人体的电荷量约为
【14题答案】
【答案】A
【解析】
【详解】A．线圈的自感系数L越大，阻碍电流的感抗越大，则放电电流越小，放电脉冲电流的峰值也越小，故A正确；
BC．振荡电路的振荡的振荡周期为
电容器在时间内放电至两极板间的电压为0，即
则线圈的自感系数L越大，放电脉冲电流的放电时间越长；电容器的电容C越大，放电脉冲电流的放电时间越长，故BC错误；
D．电容为的电容器充电至，则电容器储存的电量为
故在该次除颤过程中，流经人体的电荷量约为，故D错误；
故选A。
第二部分
二、本部分共6题，共58分。
15. 某同学采用如图所示的实验装置测量两节干电池的电动势E和内阻r，其中为滑动变阻器，为电阻箱。将电阻箱阻值调节为，多次改变滑动变阻器的阻值，读取多组电压表和电流表的示数，记录在表格中。
（1）现有两节待测干电池、电压表（量程，内阻约）、电流表（量程，内阻约）、电阻箱、开关、导线若干，还有以下两种型号的滑动变阻器：
A．最大阻值，额定电流
B．最大阻值，额定电流
为了方便调节，选用滑动变阻器___________（填“A”或“B”）
（2）表格中的数据点已描在坐标纸上，请连接数据点作出图线___________；
（3）根据图线得出该两节干电池的电动势___________V（保留三位有效数字），内阻___________（保留两位有效数字）。
【15题答案】
【答案】 ①. A ②. ③. 3.00±0.10 ④. 1.3##1.2##1.1##1.4
【解析】
【详解】（1）[1]一般干电池内阻较小，为了使电流表示数较明显，提高测量精确度，也为了调节方便，实验中滑动变阻器应选用A；
（2）[2]根据表格中的数据，描点连线得一次关系直线图像
（3）[3][4]由闭合电路欧姆定律可得
图线与纵轴交点表示电动势，故此干电池的电动势为3.00V，图线斜率绝对值表示内阻r与的串联值，可得
故内阻为
16. 物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据处理、误差分析等。例如：
实验操作。在“验证动量守恒定律”实验中，如图所示，A、B为半径相同的小球。实验时先让质量为的A球从斜槽轨道上某一固定位置S由静止释放，经轨道末端抛出，落到位于水平地面的复写纸上，在下面的白纸上留下痕迹。重复上述操作10次，得到10个落点痕迹。再把质量为的B球放在斜槽轨道的末端，让A球仍从位置S由静止释放，与B球碰撞后，分别在白纸上留下各自的落点痕迹，重复操作10次。M、P、N为落点的平均位置。本实验中，斜槽轨道_________光滑（选填“必须”或“不必须”），斜槽轨道末端_________水平（选填“必须”或“不必须”），地面上的白纸________移动（选填“可以或“不可以”）。
【16题答案】
【答案】 ①. 不必须 ②. 必须 ③. 不可以
【解析】
【详解】（3）[3]在“验证动量守恒定律”实验中，用小球离开斜槽末端做平抛运动测出碰前和碰后的速度，每次小球从同一位置静止释放，斜槽轨道不必须光滑，入射球经过的是相同的运动过程，就能保住到达斜槽末端的速度大小相同；
[4]为了小球能做平抛运动，斜槽轨道末端必须水平；
[5]为了减小偶然误差，需测量实验在同一条件下的多个落点，则地面上的白纸不可以；
17. 北京2022年冬奥会冰壶比赛新增加了混双项目，运动员用脚蹬固定的起踏器和冰壶一起前进，在前掷线处使冰壶脱手。冰壶前行过程中，运动员通过刷地来改变冰壶的速度和运动方向，使其到达理想位置。已知冰壶的质量为m，前掷线到营垒中心的距离为L，运动员的质量为M。重力加速度为g。
（1）在某次投壶过程中，运动员离开起踏器时他和冰壶的速率为，已知运动员和起踏器相互作用的时间为t，计算此过程中运动员和冰壶在水平方向所受平均作用力的大小F；
（2）某次投壶试验中，冰壶离开前掷线后沿直线运动（冰面视作水平面，不考虑冰壶的转动），冰壶在恒定阻力作用下停在营垒中心。水平方向的阻力等于其重力的k倍。求：
a．冰壶离开前掷线时的速率；
b．此过程中冰壶克服阻力做功的平均功率P。
【17题答案】
【答案】（1）；（2）a.；b.
【解析】
【详解】（1）对运动员和冰壶整体由动量定理得
解得
（2）a冰壶所受到的阻力
由牛顿第二定律得
根据运动学公式得
联立解得
b此过程中，冰壶的平均速度为
则冰壶克服阻力做功的平均功率
18. 将电源、开关、导体棒与足够长的光滑平行金属导轨连接成闭合回路，整个回路水平放置，俯视图如图所示，虚线右侧存在竖直向上的匀强磁场。已知磁感应强度为B，电源电动势为E、内阻为r。导体棒的质量为m，电阻为r，长度恰好等于导轨间的宽度L，不计金属轨道的电阻。
（1）求闭合开关瞬间导体棒的加速度的大小a；
（2）求导体棒最终的速度大小v；
（3）当导体棒的速度从0增加到的过程中，通过导体棒的电量为q，求此过程中导体棒产生的焦耳热Q。
【18题答案】
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）闭合开关瞬间，电路中的电流为
导体棒所受安培力为
由牛顿第二定律可知导体棒的加速度为
联立解得
（2）导体棒受安培力加速运动，从而切割磁感线产生动生电动势，导致电路的电流逐渐减小，大小为
当动生电动势和电源电动势相等时，电流为零，此时不再受安培力，导体棒做向右的匀速直线运动，则有
可得导体棒最终的速度大小为
（3）当导体棒的速度从0增加到的过程中，通过导体棒的电量为q，对电路由能量守恒定律有
导体棒产生的焦耳热为
联立解得
19. 人们通常利用运动的合成与分解，把比较复杂的机械运动等效分解为两个或多个简单的机械运动进行研究。下列情境中物体的运动轨迹都形似弹簧，其运动可分解为沿轴线的匀速直线运动和垂直轴线的匀速圆周运动。
（1）情境1：在图1甲所示的三维坐标系中，质点1沿方向以速度v做匀速直线运动，质点2在平面内以角速度做匀速圆周运动。质点3同时参与质点1和质点2
的运动，其运动轨迹形似弹簧，如乙图所示。质点3在完成一个圆运动的时间内，沿方向运动的距离称为一个螺距，求质点3轨迹的“螺距”；
（2）情境2：如图2所示为某磁聚焦原理的示意图，沿方向存在匀强磁场B，一质量为m、电荷量为q、初速度为的带正电的粒子，沿与夹角为的方向入射，不计带电粒子的重力。
a．请描述带电粒子在方向和垂直方向的平面内分别做什么运动；
b．求带电粒子轨迹的“螺距”。
（3）情境3：2020年12月17日凌晨，嫦娥五号返回器携带月壤回到地球。登月前，嫦娥五号在距离月球表面高为h处绕月球做匀速圆周运动，嫦娥五号绕月的圆平面与月球绕地球做匀速圆周运动的平面可看作垂直，如图3所示。已知月球的轨道半径为r，月球半径为R，且，地球质量为，月球质量为，嫦娥五号质量为，引力常量为G。求嫦娥五号轨迹的“螺距”。
【19题答案】
【答案】（1）；（2）a.在Ox方向上做速度为v0cosα的匀速直线运动，在垂直Ox方向上做半径为，周期的匀速圆周运动；b.；（3）
【解析】
【详解】（1）质点转动一圈所用的时间为
质点3轨迹的“螺距”为
解得
（2）将带电粒子的运动速度沿磁场方向和垂直于磁场方向分解
根据洛伦兹力的特点，垂直于磁场方向的分运动使粒子在垂直于磁场方向上做圆周运动，根据牛顿第二定律
解得
，
所以带电粒子在Ox方向上做速度为的匀速直线运动，在垂直于Ox方向上做半径为、周期的匀速圆周运动。
求带电粒子轨迹的“螺距”
（3）在地球上看来，嫦娥五号的轨迹为半径很大的圆形弹簧，其螺距等于月球绕地球运动的线速度与嫦娥五号绕月球的周期相乘。
地月间的引力提供月球绕地球转动的向心力
月球与嫦娥五号的引力提供嫦娥五号绕月球圆周运动的向心力
轨迹的“螺距”
联立解得
20. 如图所示，密封在真空中的两块等大、正对的金属板M、N竖直平行放置，间距为d。将金属板M、N与电源相连，两板间的电压大小恒为U。MN可看作平行板电容器，忽略边缘效应。用一束单色平行光照射金属板M恰好发生光电效应。金属板M的面积为S，逸出功为W，普朗克常量为h。已知单色平行光均匀照射到整个金属板M上，照射到金属板M上的功率为P，能引起光电效应的概率为，光电子从金属板M逸出（不计初速度），经过两板间电场加速后打到金属板N上形成稳定的光电流，电子打到板N上可视为完全非弹性碰撞。电子的质量为m，电荷量为e。忽略光电子之间的相互作用。求：
（1）该单色光的频率；
（2）稳定时光电流的大小I；
（3）光电子对板N的撞击力的大小F；
（4）通过计算说明两金属板间电子的分布规律。
【20题答案】
【答案】（1）；（2）；（3）；（4），即单位体积内电子数与到金属板M的距离的平方根成反比。
【解析】
【详解】（1）单色光照射在金属板上恰好发生光电效应，故有
解得
（2）设稳定时，任意时间内到达金属板M上的光子个数
则时间内产生的光电子个数为
（3）设光电子到达N板时速度为v，粒子在极板间加速，根据动能定理得
时间内，到达N板光电子与板发生完全非弹性碰撞；根据动量定理，电子受到的平均作用力为
根据牛顿三定律
（4）平行板方向的平面内，电子均匀分布。因为电流处处相同，距离金属板M越近的平面内，电子的速度越小，电子分布越密集。电子加速到与金属板M的距离为x处，速度为根据动能定理
任意时间内，截面积为S，长为的柱体内电子个数
则
单位体积的电子数与到金属板M的距离的平方根成反比。
21. 物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据处理、误差分析等。例如：（1）实验仪器。如图所示，游标尺上的“30”刻度线与主尺刻度线对齐，则读数为 _________mm。
【21题答案】
【答案】5.60
【解析】
【详解】[1]游标卡尺读数是主尺读数（mm的整数倍）加上游标尺的读数（mm的小数位），图中读数为
5mm+0.02mm×30=5.60mm
22. 物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据处理、误差分析等。例如某同学在“验证机械能守恒定律”实验中，利用实验时打出的纸带，测量出各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h，计算出各计数点对应的速度v。画出随h变化的图像如图所示。在误差允许的范围内，图线的斜率更接近（ ） 时，可认为重锤下落过程中，机械能守恒。
A． B． C． D．
【22题答案】
【答案】A
【解析】
【详解】根据机械能表达式
得
故图线斜率为
故A正确，BCD错误。
故选A。
23. 物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据处理、误差分析等。例如误差分析，某同学在“测量玻璃的折射率”实验中，为了防止笔尖碰到玻璃砖面而损伤玻璃砖，该同学画出的玻璃砖界面、，如图所示。若其他操作正确，请通过作图和必要的文字说明玻璃砖折射率的测量值比真实值偏大、偏小还是不变_______。
【23题答案】
【答案】偏小
【解析】
【详解】若按该同学的操作进行该实验，则测量的入射角为实际入射角，但测量的折射角比实际值偏大，根据折射率公式
则折射率的测量值比真实值偏小。
北京市东城区2021—2022学年度第二学期高三综合练习（一）
物理
第一部分
一、本部分共14题，每题3分，共42分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。
1. 2021年12月30日，我国全超导托卡马克核聚变实验装置实现了7000万摄氏度高温下1056秒长脉冲高参数等离子体运行，打破了自己保持的世界纪录，标志着我国在可控核聚变研究上处于世界领先水平。托卡马克内部发生的主要核反应的方程可能是（ ）
A.
B.
C.
D.
2. 在某次百米田径比赛中，用轨道摄像机拍摄运动员，摄像机和运动员的水平位移x随时间t变化的图像如图所示，下列说法中正确的是（ ）
A. 在水平方向上，摄像机做直线运动，运动员做曲线运动
B. 时间内摄像机在前，时间内运动员在前
C. 时间内摄像机与运动员的平均速度相同
D. 时间内任一时刻摄像机的速度都大于运动员的速度
3. 用如图所示的实验装置观察双缝干涉图样，用绿色滤光片时从目镜中可以看到绿色的干涉条纹。在其他条件不变的情况下，下列操作可以使条纹间距变大的是（ ）
A. 换成红色滤光片
B. 换成缝宽更大的单缝
C. 换成双缝间距更大的双缝
D. 换成更短遮光筒
4. 如图所示，图甲为沿x轴传播的一列简谐机械波在时刻的波动图像，图乙为质点P的振动图像。下列说法正确的是（ ）
A. 波沿x轴正方向传播，波速为
B. 该波可以与另一列频率为的波发生干涉
C. 波在传播过程中遇到尺度的障碍物能发生明显的衍射
D. 某人向着该静止的波源运动时观测到的频率小于
5. 新冠肺炎疫情期间，某班级用于消毒的喷壶示意图如图所示。闭合阀门K，向下摁压杆A可向瓶内储气室充气，多次充气后按下按柄B打开阀门K，消毒液会自动经导管从喷嘴处喷出。在室温下，储气室内气体视为理想气体，喷壶由绝热材料制造，下列说法正确的是（ ）
A. 充气过程中，储气室内气体每个分子的动能都增大
B. 充气过程中，储气室内气体分子热运动的平均动能不变
C. 喷液过程中，储气室内气体的压强增加
D. 喷液过程中，储气室内气体分子热运动的剧烈程度降低
6. 为了节能，商场的自动扶梯在较长时间无人乘行时会自动停止运行。有人站上去后，扶梯开始加速，然后匀速运动。如图所示，下列说法正确的是（ ）
A. 匀速下行过程中，人的动能不变，扶梯对人不做功
B. 加速下行过程中，扶梯对人的支持力大于人所受的重力
C. 加速下行过程中，人受到的摩擦力方向水平向左
D. 加速下行过程中，支持力对人做正功，摩擦力对人做负功
7. 如图所示，高速公路上汽车定速巡航（即保持汽车的速率不变）沿拱形路面上坡，空气阻力和摩擦阻力的大小不变。此过程中（ ）
A. 汽车的牵引力大小不变
B. 汽车的牵引力逐渐增大
C. 汽车的输出功率保持不变
D. 汽车输出功率逐渐减小
8. 火星和地球绕太阳的运动均可视为匀速圆周运动，火星公转轨道的半径与地球公转轨道的半径之比为，则火星与地球绕太阳运动的（ ）
A. 角速度大小之比为
B. 线速度大小之比为
C. 周期之比为
D. 向心加速度大小之比为
9. 一个质量为m的小物块静止在表面粗糙的圆锥形漏斗的内表面，如图所示。现使该漏斗从静止开始转动，转动的角速度缓慢增大时，物块仍相对漏斗保持静止。当角速度达到时，物块将要与漏斗发生相对滑动。在角速度从0缓慢增大到的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 物块所受的摩擦力随角速度增大，一直增大
B. 物块所受的摩擦力随角速度增大，一直减小
C. 物块所受的支持力随角速度增大，一直增大
D. 物块所受的支持力随角速度增大，先增大后减小
10. 某同学用内阻、满偏电流的毫安表及相关元件制作了一个简易欧姆表，电阻刻度值尚未标定，电路如图甲所示。该同学将两表笔短接，调节滑动变阻器R使毫安表指针满偏，再将阻值为的电阻接在两表笔之间，此时毫安表指针位置如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 该电源电动势为
B. 该电源电动势为
C. 刻度处标注
D. 刻度处标注
11. 在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一金属圆环。规定磁场的正方向和金属圆环中电流的正方向如图甲所示。当磁感应强度B随时间t按图乙变化时，导体环中感应电流随时间变化的图像是（ ）
A. B.
C. D.
12. 排球比赛中球员甲接队友的一个传球，在网前处起跳，在离地面高处将球以的速度沿着与网垂直的方向水平击出，对方球员乙刚好在进攻路线的网前，她可利用身体的任何部位进行拦网阻击，如图所示。假设球员乙的直立拦网和起跳拦网的高度分别为和，g取。下列情景中，球员乙可能拦网成功的是（ ）
A. 球员乙在网前直立不动
B. 球员乙在球员甲击球时同时起跳离地
C. 球员乙在球员甲击球后起跳离地
D. 球员乙在球员甲击球前起跳离地
13. “电子能量分析器”主要由处于真空中的电子偏转器和探测板组成。电子偏转器的简化剖面结构如图所示，A、B表示两个同心半圆金属板，两板间存在偏转电场，板A、B的电势分别为、。电子从偏转器左端的中央M进入，经过偏转电场后到达右端的探测板N。动能不同的电子在偏转电场的作用下到达板N的不同位置，初动能为的电子沿电势为的等势面C（图中虚线）做匀速圆周运动到达板N的正中间。动能为、的电子在偏转电场作用下分别到达板N的左边缘和右边缘，动能改变量分别为和。忽略电场的边缘效应及电子之间的相互影响。下列判断正确的是（ ）
A. 偏转电场是匀强电场 B.
C. D.
14. 某种除颤器的简化电路，由低压直流电源经过电压变换器变成高压电，然后整流成几千伏的直流高压电，对电容器充电，如图甲所示。除颤时，经过电感等元件将脉冲电流（如图乙所示）作用于心脏，实施电击治疗，使心脏恢复窦性心律。某次除颤过程中将电容为的电容器充电至，电容器在时间内放电至两极板间的电压为0。其他条件不变时，下列说法正确的是（ ）
A. 线圈的自感系数L越大，放电脉冲电流的峰值越小
B. 线圈自感系数L越小，放电脉冲电流的放电时间越长
C. 电容器的电容C越小，电容器的放电时间越长
D. 在该次除颤过程中，流经人体的电荷量约为
第二部分
二、本部分共6题，共58分。
15. 某同学采用如图所示的实验装置测量两节干电池的电动势E和内阻r，其中为滑动变阻器，为电阻箱。将电阻箱阻值调节为，多次改变滑动变阻器的阻值，读取多组电压表和电流表的示数，记录在表格中。
（1）现有两节待测干电池、电压表（量程，内阻约）、电流表（量程，内阻约）、电阻箱、开关、导线若干，还有以下两种型号的滑动变阻器：
A．最大阻值，额定电流
B．最大阻值，额定电流
为了方便调节，选用滑动变阻器___________（填“A”或“B”）
（2）表格中的数据点已描在坐标纸上，请连接数据点作出图线___________；
（3）根据图线得出该两节干电池的电动势___________V（保留三位有效数字），内阻___________（保留两位有效数字）。
16. 物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据处理、误差分析等。例如：
实验操作。在“验证动量守恒定律”实验中，如图所示，A、B为半径相同的小球。实验时先让质量为的A球从斜槽轨道上某一固定位置S由静止释放，经轨道末端抛出，落到位于水平地面的复写纸上，在下面的白纸上留下痕迹。重复上述操作10次，得到10个落点痕迹。再把质量为的B球放在斜槽轨道的末端，让A球仍从位置S由静止释放，与B球碰撞后，分别在白纸上留下各自的落点痕迹，重复操作10次。M、P、N为落点的平均位置。本实验中，斜槽轨道_________光滑（选填“必须”或“不必须”），斜槽轨道末端_________水平（选填“必须”或“不必须”），地面上的白纸________移动（选填“可以或“不可以”）。
17. 北京2022年冬奥会冰壶比赛新增加了混双项目，运动员用脚蹬固定的起踏器和冰壶一起前进，在前掷线处使冰壶脱手。冰壶前行过程中，运动员通过刷地来改变冰壶的速度和运动方向，使其到达理想位置。已知冰壶的质量为m，前掷线到营垒中心的距离为L，运动员的质量为M。重力加速度为g。
（1）在某次投壶过程中，运动员离开起踏器时他和冰壶速率为，已知运动员和起踏器相互作用的时间为t，计算此过程中运动员和冰壶在水平方向所受平均作用力的大小F；
（2）某次投壶试验中，冰壶离开前掷线后沿直线运动（冰面视作水平面，不考虑冰壶的转动），冰壶在恒定阻力作用下停在营垒中心。水平方向的阻力等于其重力的k倍。求：
a．冰壶离开前掷线时的速率；
b．此过程中冰壶克服阻力做功的平均功率P。
18. 将电源、开关、导体棒与足够长光滑平行金属导轨连接成闭合回路，整个回路水平放置，俯视图如图所示，虚线右侧存在竖直向上的匀强磁场。已知磁感应强度为B，电源电动势为E、内阻为r。导体棒的质量为m，电阻为r，长度恰好等于导轨间的宽度L，不计金属轨道的电阻。
（1）求闭合开关瞬间导体棒的加速度的大小a；
（2）求导体棒最终的速度大小v；
（3）当导体棒的速度从0增加到的过程中，通过导体棒的电量为q，求此过程中导体棒产生的焦耳热Q。
19. 人们通常利用运动的合成与分解，把比较复杂的机械运动等效分解为两个或多个简单的机械运动进行研究。下列情境中物体的运动轨迹都形似弹簧，其运动可分解为沿轴线的匀速直线运动和垂直轴线的匀速圆周运动。
（1）情境1：在图1甲所示的三维坐标系中，质点1沿方向以速度v做匀速直线运动，质点2在平面内以角速度做匀速圆周运动。质点3同时参与质点1和质点2的运动，其运动轨迹形似弹簧，如乙图所示。质点3在完成一个圆运动的时间内，沿方向运动的距离称为一个螺距，求质点3轨迹的“螺距”；
（2）情境2：如图2所示为某磁聚焦原理的示意图，沿方向存在匀强磁场B，一质量为m、电荷量为
q、初速度为的带正电的粒子，沿与夹角为的方向入射，不计带电粒子的重力。
a．请描述带电粒子在方向和垂直方向的平面内分别做什么运动；
b．求带电粒子轨迹的“螺距”。
（3）情境3：2020年12月17日凌晨，嫦娥五号返回器携带月壤回到地球。登月前，嫦娥五号在距离月球表面高为h处绕月球做匀速圆周运动，嫦娥五号绕月的圆平面与月球绕地球做匀速圆周运动的平面可看作垂直，如图3所示。已知月球的轨道半径为r，月球半径为R，且，地球质量为，月球质量为，嫦娥五号质量为，引力常量为G。求嫦娥五号轨迹的“螺距”。
20. 如图所示，密封在真空中的两块等大、正对的金属板M、N竖直平行放置，间距为d。将金属板M、N与电源相连，两板间的电压大小恒为U。MN可看作平行板电容器，忽略边缘效应。用一束单色平行光照射金属板M恰好发生光电效应。金属板M的面积为S，逸出功为W，普朗克常量为h。已知单色平行光均匀照射到整个金属板M上，照射到金属板M上的功率为P，能引起光电效应的概率为，光电子从金属板M逸出（不计初速度），经过两板间电场加速后打到金属板N上形成稳定的光电流，电子打到板N上可视为完全非弹性碰撞。电子的质量为m，电荷量为e。忽略光电子之间的相互作用。求：
（1）该单色光的频率；
（2）稳定时光电流的大小I；
（3）光电子对板N的撞击力的大小F；
（4）通过计算说明两金属板间电子的分布规律。
21. 物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据处理、误差分析等。例如：（1）实验仪器。如图所示，游标尺上的“30”刻度线与主尺刻度线对齐，则读数为 _________mm。
22. 物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据处理、误差分析等。例如某同学在“验证机械能守恒定律”实验中，利用实验时打出的纸带，测量出各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h，计算出各计数点对应的速度v。画出随h变化的图像如图所示。在误差允许的范围内，图线的斜率更接近（ ） 时，可认为重锤下落过程中，机械能守恒。
A． B． C． D．
23. 物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据处理、误差分析等。例如误差分析，某同学在“测量玻璃的折射率”实验中，为了防止笔尖碰到玻璃砖面而损伤玻璃砖，该同学画出的玻璃砖界面、，如图所示。若其他操作正确，请通过作图和必要的文字说明玻璃砖折射率的测量值比真实值偏大、偏小还是不变_______。
北京市东城区2021—2022学年度第二学期高三综合练习（一）
物理
第一部分
一、本部分共14题，每题3分，共42分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。
1. 2021年12月30日，我国全超导托卡马克核聚变实验装置实现了7000万摄氏度高温下1056秒长脉冲高参数等离子体运行，打破了自己保持的世界纪录，标志着我国在可控核聚变研究上处于世界领先水平。托卡马克内部发生的主要核反应的方程可能是（ ）
A.
B.
C
D.
【1题答案】
【答案】D
【解析】
【详解】核聚变是指轻原子核（例如氘和氚）结合成较重原子核（例如氦）时放出巨大能量的过程
A．核反应方程属于衰变，故A错误；
BC．核反应方程、均是原子核的人工转变，故BC错误；
D．核反应方程属于轻核聚变，故D正确。
故选D。
2. 在某次百米田径比赛中，用轨道摄像机拍摄运动员，摄像机和运动员的水平位移x随时间t变化的图像如图所示，下列说法中正确的是（ ）
A. 在水平方向上，摄像机做直线运动，运动员做曲线运动
B. 时间内摄像机在前，时间内运动员在前
C. 时间内摄像机与运动员的平均速度相同
D. 时间内任一时刻摄像机的速度都大于运动员的速度
【2题答案】
【答案】C
【解析】
【详解】A．图像仅表示一个方向的运动情况，所以摄像机和运动员均做直线运动，故A错误；
B．由图可知时间内摄像机的位移总是大于运动员的位移，说明此段时间摄像机一直在前，故B错误；
C．时间内位移相等，时间相等，所以平均速度相同，故C正确；
D．由图像切线的斜率表示速度，可知D错误。
故选C。
3. 用如图所示的实验装置观察双缝干涉图样，用绿色滤光片时从目镜中可以看到绿色的干涉条纹。在其他条件不变的情况下，下列操作可以使条纹间距变大的是（ ）
A. 换成红色滤光片
B. 换成缝宽更大的单缝
C. 换成双缝间距更大的双缝
D. 换成更短的遮光筒
【3题答案】
【答案】A
【解析】
【详解】ACD．根据双缝干涉条纹间
将滤光片由蓝色的换成红色的，波长变大，干涉条纹间距变宽；换一个两缝间距较大的双缝片，干涉条纹间距变窄；换成更短的遮光筒，减小了双缝到屏的距离L，干涉条纹间距变窄，A正确，CD错误；
B．换一个缝宽较大的单缝片，干涉条纹间距不变，B错误。
故选A。
4. 如图所示，图甲为沿x轴传播的一列简谐机械波在时刻的波动图像，图乙为质点P的振动图像。下列说法正确的是（ ）
A. 波沿x轴正方向传播，波速为
B. 该波可以与另一列频率为的波发生干涉
C. 波在传播过程中遇到尺度的障碍物能发生明显的衍射
D. 某人向着该静止的波源运动时观测到的频率小于
【4题答案】
【答案】A
【解析】
【详解】A．由图甲可知，波长
由图乙可知，波的周期
时刻质点向上振动，由同侧法可得波沿x轴正方向传播，波速
故A正确；
B．波的频率为
则该波不可以与另一列频率为的波发生干涉，故B错误；
C．由A选项可知，该波波长远小于100m，则波在传播过程中遇到尺度的障碍物不能发生明显的衍射，故C错误；
D．由多普勒效应可知某人向着该静止的波源运动时观测到的频率大于，故D错误。
故选A。
5. 新冠肺炎疫情期间，某班级用于消毒喷壶示意图如图所示。闭合阀门K，向下摁压杆A可向瓶内储气室充气，多次充气后按下按柄B打开阀门K，消毒液会自动经导管从喷嘴处喷出。在室温下，储气室内气体视为理想气体，喷壶由绝热材料制造，下列说法正确的是（ ）
A. 充气过程中，储气室内气体每个分子动能都增大
B. 充气过程中，储气室内气体分子热运动的平均动能不变
C. 喷液过程中，储气室内气体的压强增加
D. 喷液过程中，储气室内气体分子热运动的剧烈程度降低
【5题答案】
【答案】D
【解析】
【详解】AB．喷壶由绝热材料制造，充气过程中，储气室内气体分子数增加，储气室体积不变，压强变大，外界对气体做功，内能变大，温度升高，气体分子的平均动能变大，但每个分子的动能不可能都增大，A、B错误；
C．喷液过程中，气体膨胀，储气室内气体的压强减小，气体的压强减小，C错误；
D．喷液过程中，对外做功，理想气体的内能减小，温度降低，气体分子热运动的剧烈程度降低，D正确。
故选D。
6. 为了节能，商场的自动扶梯在较长时间无人乘行时会自动停止运行。有人站上去后，扶梯开始加速，然后匀速运动。如图所示，下列说法正确的是（ ）
A. 匀速下行过程中，人的动能不变，扶梯对人不做功
B. 加速下行过程中，扶梯对人的支持力大于人所受的重力
C. 加速下行过程中，人受到的摩擦力方向水平向左
D. 加速下行过程中，支持力对人做正功，摩擦力对人做负功
【6题答案】
【答案】C
【解析】
【详解】A．匀速下行过程中，由平衡条件可知，人和扶梯间没有摩擦力，人所受重力做正功，人的动能不变，可知扶梯对人做负功，故A错误；
B．加速下行过程中，竖直方向分加速度向下，人处于失重状态，所以扶梯对人的支持力小于人所受的重力，故B错误；
C．加速下行过程中，水平方向分加速度向左，水平方向只有摩擦力提供加速度，根据牛顿第二定律的同向性可知人受到的摩擦力方向水平向左，故C正确；
D．加速下行过程中，人所受支持力与人的运动方向夹角大于，支持力做负功，摩擦力与人的运动方向夹角小于，摩擦力对人做正功，故D错误。
故选C。
7. 如图所示，高速公路上汽车定速巡航（即保持汽车的速率不变）沿拱形路面上坡，空气阻力和摩擦阻力的大小不变。此过程中（ ）
A. 汽车的牵引力大小不变
B. 汽车的牵引力逐渐增大
C. 汽车的输出功率保持不变
D. 汽车的输出功率逐渐减小
【7题答案】
【答案】D
【解析】
【详解】AB．设坡面与水平面夹角为θ，汽车速率不变，有
因上坡过程坡度越来越小，θ角在减小，空气阻力和摩擦阻力的大小不变，则牵引力变小，故AB错误；
CD．由功率公式
P=F牵v
可知，汽车速率不变，输出功率变小，故C错误，D正确。
故选D。
8. 火星和地球绕太阳的运动均可视为匀速圆周运动，火星公转轨道的半径与地球公转轨道的半径之比为，则火星与地球绕太阳运动的（ ）
A. 角速度大小之比为
B. 线速度大小之比为
C. 周期之比为
D. 向心加速度大小之比为
【8题答案】
【答案】A
【解析】
【详解】火星与地球绕太阳运动，同一个中心天体，根据
A．，火星公转轨道半径与地球公转轨道半径之比为3：2，角速度大小之比为，故A正确；
B．，火星公转轨道半径与地球公转轨道半径之比为3：2，线速度大小之比为，故B错误；
C．，火星公转轨道半径与地球公转轨道半径之比3：2，公转周期之比为
，故C错误；
D．，火星公转轨道半径与地球公转轨道半径之比为3：2，向心加速度大小之比为4∶9，故D错误；
故选A。
9. 一个质量为m的小物块静止在表面粗糙的圆锥形漏斗的内表面，如图所示。现使该漏斗从静止开始转动，转动的角速度缓慢增大时，物块仍相对漏斗保持静止。当角速度达到时，物块将要与漏斗发生相对滑动。在角速度从0缓慢增大到的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 物块所受的摩擦力随角速度增大，一直增大
B. 物块所受的摩擦力随角速度增大，一直减小
C. 物块所受的支持力随角速度增大，一直增大
D. 物块所受的支持力随角速度增大，先增大后减小
【9题答案】
【答案】C
【解析】
【详解】小物块静止在表面粗糙的圆锥形漏斗的内表面，受重力，支持力，沿斜面向上的静摩擦力，当漏斗转动的角速度缓慢增大时，受力如图所示
由牛顿第二定律有
物体的离心趋势越来越大，则静摩擦力逐渐减小，物块所受的支持力逐渐增大。
故选C
10. 某同学用内阻、满偏电流的毫安表及相关元件制作了一个简易欧姆表，电阻刻度值尚未标定，电路如图甲所示。该同学将两表笔短接，调节滑动变阻器R使毫安表指针满偏，再将阻值为的电阻接在两表笔之间，此时毫安表指针位置如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 该电源电动势为
B. 该电源电动势为
C. 刻度处标注
D. 刻度处标注
【10题答案】
【答案】C
【解析】
【详解】AB．由闭合电路欧姆定律得，满偏时
接入的电阻时，表头指在3mA，得
联立解得
，
AB错误；
C．当电流刻度为时，接入电阻为
C正确；
B．当电流刻度为时，接入电阻为
D错误。
故选C。
11. 在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一金属圆环。规定磁场的正方向和金属圆环中电流的正方向如图甲所示。当磁感应强度B随时间t按图乙变化时，导体环中感应电流随时间变化的图像是（ ）
A. B.
C. D.
【11题答案】
【答案】A
【解析】
【详解】
根据电磁感应定律可知变化的磁场产生感应电流，开始时，磁场方向竖直向下，磁感应强度以变化率变大非均匀的减小，根据楞次定律可得感应电流方向为正；根据法拉第电磁感应定律可知磁场变化的越快，感应电流越大，故电流大小由零开始逐渐变大。随后磁感应强度竖直向上，以变化率减小的非均匀变大，故电流正向减小。通过前半个周期即可判断出只有A选项的图像符合要求。
故选A。
12. 排球比赛中球员甲接队友的一个传球，在网前处起跳，在离地面高处将球以的速度沿着与网垂直的方向水平击出，对方球员乙刚好在进攻路线的网前，她可利用身体的任何部位进行拦网阻击，如图所示。假设球员乙的直立拦网和起跳拦网的高度分别为和，g取。下列情景中，球员乙可能拦网成功的是（ ）
A. 球员乙在网前直立不动
B. 球员乙在球员甲击球时同时起跳离地
C. 球员乙在球员甲击球后起跳离地
D. 球员乙在球员甲击球前起跳离地
【12题答案】
【答案】B
【解析】
【详解】A．排球运动到乙位置的过程的时间为
该段时间排球下降的距离为
此时排球离地高度为
故乙在网前直立不动拦不到，A错误；
B．球员乙起跳拦网高度为
跳起的高度为
竖直上抛运动的下降时间与上升时间相等，故有
故乙在甲击球时同时起跳离地，在球到达乙位置时，运动员乙刚好到达最高点，可以拦住，B正确；
C．乙在甲击球后0.3s起跳离地，球员乙刚好起跳，高度为
球员乙在球员甲击球后起跳离地不能拦住，C错误；
D．乙在甲击球前0.3s起跳离地，经过0.6s刚好落地，够不到球了，所以不能拦住，故D错误。
故选B。
13. “电子能量分析器”主要由处于真空中的电子偏转器和探测板组成。电子偏转器的简化剖面结构如图所示，A、B表示两个同心半圆金属板，两板间存在偏转电场，板A、B的电势分别为、。电子从偏转器左端的中央M进入，经过偏转电场后到达右端的探测板N。动能不同的电子在偏转电场的作用下到达板N的不同位置，初动能为的电子沿电势为的等势面C（图中虚线）做匀速圆周运动到达板N的正中间。动能为、的电子在偏转电场作用下分别到达板N的左边缘和右边缘，动能改变量分别为和。忽略电场的边缘效应及电子之间的相互影响。下列判断正确的是（ ）
A. 偏转电场是匀强电场 B.
C. D.
【13题答案】
【答案】D
【解析】
【详解】AB．由题意可知电子在偏转器中做匀速圆周运动，电场力提供向心力，等势面C上电场强度大小相等，但方向不同，而匀强电场处处大小相等，方向相同，电子受力的方向与电场的方向相反，所以B板的电势较高，故AB错误；
C．相较于做匀速圆周运动的电子，动能为的电子在做近心运动，动能为的电子在做离心运动，可知
故C错误；
D．该电场是辐射状电场,内侧的电场线密集，电场强度大，根据定性分析可知
即
所以
故D正确。
故选D。
14. 某种除颤器的简化电路，由低压直流电源经过电压变换器变成高压电，然后整流成几千伏的直流高压电，对电容器充电，如图甲所示。除颤时，经过电感等元件将脉冲电流（如图乙所示）作用于心脏，实施电击治疗，使心脏恢复窦性心律。某次除颤过程中将电容为的电容器充电至，电容器在时间内放电至两极板间的电压为0。其他条件不变时，下列说法正确的是（ ）
A. 线圈的自感系数L越大，放电脉冲电流的峰值越小
B. 线圈的自感系数L越小，放电脉冲电流的放电时间越长
C. 电容器的电容C越小，电容器的放电时间越长
D. 在该次除颤过程中，流经人体的电荷量约为
【14题答案】
【答案】A
【解析】
【详解】A．线圈的自感系数L越大，阻碍电流的感抗越大，则放电电流越小，放电脉冲电流的峰值也越小，故A正确；
BC．振荡电路的振荡的振荡周期为
电容器在时间内放电至两极板间的电压为0，即
则线圈的自感系数L越大，放电脉冲电流的放电时间越长；电容器的电容C越大，放电脉冲电流的放电时间越长，故BC错误；
D．电容为的电容器充电至，则电容器储存的电量为
故在该次除颤过程中，流经人体的电荷量约为，故D错误；
故选A。
第二部分
二、本部分共6题，共58分。
15. 某同学采用如图所示的实验装置测量两节干电池的电动势E和内阻r，其中为滑动变阻器，为电阻箱。将电阻箱阻值调节为，多次改变滑动变阻器的阻值，读取多组电压表和电流表的示数，记录在表格中。
（1）现有两节待测干电池、电压表（量程，内阻约）、电流表（量程，内阻约）、电阻箱、开关、导线若干，还有以下两种型号的滑动变阻器：
A．最大阻值，额定电流
B．最大阻值，额定电流
为了方便调节，选用滑动变阻器___________（填“A”或“B”）
（2）表格中的数据点已描在坐标纸上，请连接数据点作出图线___________；
（3）根据图线得出该两节干电池的电动势___________V（保留三位有效数字），内阻___________（保留两位有效数字）。
【15题答案】
【答案】 ①. A ②. ③. 3.00±0.10 ④. 1.3##1.2##1.1##1.4
【解析】
【详解】（1）[1]一般干电池内阻较小，为了使电流表示数较明显，提高测量精确度，也为了调节方便，实验中滑动变阻器应选用A；
（2）[2]根据表格中的数据，描点连线得一次关系直线图像
（3）[3][4]由闭合电路欧姆定律可得
图线与纵轴交点表示电动势，故此干电池的电动势为3.00V，图线斜率绝对值表示内阻r与的串联值，可得
故内阻为
16. 物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据处理、误差分析等。例如：
实验操作。在“验证动量守恒定律”实验中，如图所示，A、B为半径相同的小球。实验时先让质量为的A球从斜槽轨道上某一固定位置S由静止释放，经轨道末端抛出，落到位于水平地面的复写纸上，在下面的白纸上留下痕迹。重复上述操作10次，得到10个落点痕迹。再把质量为的B球放在斜槽轨道的末端，让A球仍从位置S由静止释放，与B球碰撞后，分别在白纸上留下各自的落点痕迹，重复操作10次。M、P、N为落点的平均位置。本实验中，斜槽轨道_________光滑（选填“必须”或“不必须”），斜槽轨道末端_________水平（选填“必须”或“不必须”），地面上的白纸________移动（选填“可以或“不可以”）。
【16题答案】
【答案】 ①. 不必须 ②. 必须 ③. 不可以
【解析】
【详解】（3）[3]在“验证动量守恒定律”实验中，用小球离开斜槽末端做平抛运动测出碰前和碰后的速度，每次小球从同一位置静止释放，斜槽轨道不必须光滑，入射球经过的是相同的运动过程，就能保住到达斜槽末端的速度大小相同；
[4]为了小球能做平抛运动，斜槽轨道末端必须水平；
[5]为了减小偶然误差，需测量实验在同一条件下的多个落点，则地面上的白纸不可以；
17. 北京2022年冬奥会冰壶比赛新增加了混双项目，运动员用脚蹬固定的起踏器和冰壶一起前进，在前掷线处使冰壶脱手。冰壶前行过程中，运动员通过刷地来改变冰壶的速度和运动方向，使其到达理想位置。已知冰壶的质量为m，前掷线到营垒中心的距离为L，运动员的质量为M。重力加速度为g。
（1）在某次投壶过程中，运动员离开起踏器时他和冰壶的速率为，已知运动员和起踏器相互作用的时间为t，计算此过程中运动员和冰壶在水平方向所受平均作用力的大小F；
（2）某次投壶试验中，冰壶离开前掷线后沿直线运动（冰面视作水平面，不考虑冰壶的转动），冰壶在恒定阻力作用下停在营垒中心。水平方向的阻力等于其重力的k倍。求：
a．冰壶离开前掷线时的速率；
b．此过程中冰壶克服阻力做功的平均功率P。
【17题答案】
【答案】（1）；（2）a.；b.
【解析】
【详解】（1）对运动员和冰壶整体由动量定理得
解得
（2）a冰壶所受到的阻力
由牛顿第二定律得
根据运动学公式得
联立解得
b此过程中，冰壶的平均速度为
则冰壶克服阻力做功的平均功率
18. 将电源、开关、导体棒与足够长的光滑平行金属导轨连接成闭合回路，整个回路水平放置，俯视图如图所示，虚线右侧存在竖直向上的匀强磁场。已知磁感应强度为B，电源电动势为E、内阻为r。导体棒的质量为m，电阻为r，长度恰好等于导轨间的宽度L，不计金属轨道的电阻。
（1）求闭合开关瞬间导体棒的加速度的大小a；
（2）求导体棒最终的速度大小v；
（3）当导体棒的速度从0增加到的过程中，通过导体棒的电量为q，求此过程中导体棒产生的焦耳热Q。
【18题答案】
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）闭合开关瞬间，电路中的电流为
导体棒所受安培力为
由牛顿第二定律可知导体棒的加速度为
联立解得
（2）导体棒受安培力加速运动，从而切割磁感线产生动生电动势，导致电路的电流逐渐减小，大小为
当动生电动势和电源电动势相等时，电流为零，此时不再受安培力，导体棒做向右的匀速直线运动，则有
可得导体棒最终的速度大小为
（3）当导体棒的速度从0增加到的过程中，通过导体棒的电量为q，对电路由能量守恒定律有
导体棒产生的焦耳热为
联立解得
19. 人们通常利用运动的合成与分解，把比较复杂的机械运动等效分解为两个或多个简单的机械运动进行研究。下列情境中物体的运动轨迹都形似弹簧，其运动可分解为沿轴线的匀速直线运动和垂直轴线的匀速圆周运动。
（1）情境1：在图1甲所示的三维坐标系中，质点1沿方向以速度v做匀速直线运动，质点2在平面内以角速度做匀速圆周运动。质点3同时参与质点1和质点2
的运动，其运动轨迹形似弹簧，如乙图所示。质点3在完成一个圆运动的时间内，沿方向运动的距离称为一个螺距，求质点3轨迹的“螺距”；
（2）情境2：如图2所示为某磁聚焦原理的示意图，沿方向存在匀强磁场B，一质量为m、电荷量为q、初速度为的带正电的粒子，沿与夹角为的方向入射，不计带电粒子的重力。
a．请描述带电粒子在方向和垂直方向的平面内分别做什么运动；
b．求带电粒子轨迹的“螺距”。
（3）情境3：2020年12月17日凌晨，嫦娥五号返回器携带月壤回到地球。登月前，嫦娥五号在距离月球表面高为h处绕月球做匀速圆周运动，嫦娥五号绕月的圆平面与月球绕地球做匀速圆周运动的平面可看作垂直，如图3所示。已知月球的轨道半径为r，月球半径为R，且，地球质量为，月球质量为，嫦娥五号质量为，引力常量为G。求嫦娥五号轨迹的“螺距”。
【19题答案】
【答案】（1）；（2）a.在Ox方向上做速度为v0cosα的匀速直线运动，在垂直Ox方向上做半径为，周期的匀速圆周运动；b.；（3）
【解析】
【详解】（1）质点转动一圈所用的时间为
质点3轨迹的“螺距”为
解得
（2）将带电粒子的运动速度沿磁场方向和垂直于磁场方向分解
根据洛伦兹力的特点，垂直于磁场方向的分运动使粒子在垂直于磁场方向上做圆周运动，根据牛顿第二定律
解得
，
所以带电粒子在Ox方向上做速度为的匀速直线运动，在垂直于Ox方向上做半径为、周期的匀速圆周运动。
求带电粒子轨迹的“螺距”
（3）在地球上看来，嫦娥五号的轨迹为半径很大的圆形弹簧，其螺距等于月球绕地球运动的线速度与嫦娥五号绕月球的周期相乘。
地月间的引力提供月球绕地球转动的向心力
月球与嫦娥五号的引力提供嫦娥五号绕月球圆周运动的向心力
轨迹的“螺距”
联立解得
20. 如图所示，密封在真空中的两块等大、正对的金属板M、N竖直平行放置，间距为d。将金属板M、N与电源相连，两板间的电压大小恒为U。MN可看作平行板电容器，忽略边缘效应。用一束单色平行光照射金属板M恰好发生光电效应。金属板M的面积为S，逸出功为W，普朗克常量为h。已知单色平行光均匀照射到整个金属板M上，照射到金属板M上的功率为P，能引起光电效应的概率为，光电子从金属板M逸出（不计初速度），经过两板间电场加速后打到金属板N上形成稳定的光电流，电子打到板N上可视为完全非弹性碰撞。电子的质量为m，电荷量为e。忽略光电子之间的相互作用。求：
（1）该单色光的频率；
（2）稳定时光电流的大小I；
（3）光电子对板N的撞击力的大小F；
（4）通过计算说明两金属板间电子的分布规律。
【20题答案】
【答案】（1）；（2）；（3）；（4），即单位体积内电子数与到金属板M的距离的平方根成反比。
【解析】
【详解】（1）单色光照射在金属板上恰好发生光电效应，故有
解得
（2）设稳定时，任意时间内到达金属板M上的光子个数
则时间内产生的光电子个数为
（3）设光电子到达N板时速度为v，粒子在极板间加速，根据动能定理得
时间内，到达N板光电子与板发生完全非弹性碰撞；根据动量定理，电子受到的平均作用力为
根据牛顿三定律
（4）平行板方向的平面内，电子均匀分布。因为电流处处相同，距离金属板M越近的平面内，电子的速度越小，电子分布越密集。电子加速到与金属板M的距离为x处，速度为根据动能定理
任意时间内，截面积为S，长为的柱体内电子个数
则
单位体积的电子数与到金属板M的距离的平方根成反比。
21. 物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据处理、误差分析等。例如：（1）实验仪器。如图所示，游标尺上的“30”刻度线与主尺刻度线对齐，则读数为 _________mm。
【21题答案】
【答案】5.60
【解析】
【详解】[1]游标卡尺读数是主尺读数（mm的整数倍）加上游标尺的读数（mm的小数位），图中读数为
5mm+0.02mm×30=5.60mm
22. 物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据处理、误差分析等。例如某同学在“验证机械能守恒定律”实验中，利用实验时打出的纸带，测量出各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h，计算出各计数点对应的速度v。画出随h变化的图像如图所示。在误差允许的范围内，图线的斜率更接近（ ） 时，可认为重锤下落过程中，机械能守恒。
A． B． C． D．
【22题答案】
【答案】A
【解析】
【详解】根据机械能表达式
得
故图线斜率为
故A正确，BCD错误。
故选A。
23. 物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据处理、误差分析等。例如误差分析，某同学在“测量玻璃的折射率”实验中，为了防止笔尖碰到玻璃砖面而损伤玻璃砖，该同学画出的玻璃砖界面、，如图所示。若其他操作正确，请通过作图和必要的文字说明玻璃砖折射率的测量值比真实值偏大、偏小还是不变_______。
【23题答案】
【答案】偏小
【解析】
【详解】若按该同学的操作进行该实验，则测量的入射角为实际入射角，但测量的折射角比实际值偏大，根据折射率公式
则折射率的测量值比真实值偏小。
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